北京
2026年8月，备受瞩目的嫦娥七号探测器将奔赴月球南极，开启一场激动人心的“寻水之旅”。
它不仅要寻找水冰，更要揭开月球水冰的神秘面纱。那么，嫦娥七号究竟要面对怎样的挑战？月球水冰到底长什么样？一起来看。
水冰为何如此重要？
一方面，水是维持生命最基本的保障。如果月球上存在易于开采的水冰，就可以直接为未来月球基地提供饮用水和氧气，从而支撑人类在月球上长期生存和活动。
另一方面，水电解后得到的氢和氧，恰好是火箭常用的推进剂，这意味着月球有望成为人类飞向火星乃至更远深空的“太空加油站”，在月球上实现燃料的就地补给，将极大降低深空探测的成本和难度。
四器一星：组团去月球“找水”
为完成这项任务，嫦娥七号采用“四器一星”的组合模式，由轨道器、着陆器、巡视器、飞跃器以及中继卫星协同工作。其中，飞跃器将搭载水分子分析仪，从月球南极的阳光照射区直接飞入南极沙克尔顿撞击坑底部的永久阴影区内，对水冰进行就位探测。
沙克尔顿撞击坑位于月球南极点附近，其直径为21千米，深度为4.2千米，坑壁坡度达30°。
图1 沙克尔顿坑附近海拔高度图（SP点表示月球南极点）
图片来源：中国科学院国家空间科学中心官网
寻水真相：月球水冰不是“挖一铲就有”
真实的月球水冰究竟是什么模样？会像地球上那样以冰层的形式存在，挖一铲就有水吗？答案是否定的。这是因为：
含量极低
嫦娥五号采样区的水含量在120ppm(百万分之一)以下，而从别的地方溅射到采样区的更古老岩石中的水含量约为180ppm。这就相当于1吨月壤中大约有120克水，1吨岩石中大约有180克水。
综合考虑月球月壤、岩石以及不同区域的差异，整个月球的水含量平均值也大致落在这个数量级内。以月壤为例，每吨月壤中仅含几十至几百克水，这一数值比地球上沙漠沙子的含水量还要低至少10倍。
分布非常零散
它们并非均匀散布在月球表面，而是主要分布在两极永久阴影区的低温环境中。这些区域是太阳系中已知最寒冷的地方之一，温度常年维持在零下200多摄氏度。即便在这样的极寒区域里，水冰也并非随处可见。
我国科学家的模拟研究表明，在沙克尔顿撞击坑内部，虽然大部分区域都属于永久阴影区，但由于热辐射分布不均匀，坑底温度并不一致。研究在撞击坑内识别出了水冰稳定区域（即冷阱区域），但其分布并非覆盖整个坑底。
并非纯净的冰块，可能混合于月壤颗粒
月球的水冰是以“脏冰”的形态存在——就像地球上冻土里的冰晶夹杂着泥土一样，月球上的水冰也散布在月壤的孔隙之中。
图2 沙克尔顿撞击坑及周围区域水冰和其他挥发分的稳定区域(图例标出了各挥发分的升华温度)
图片来源：中国科学院国家空间科学中心官网
现实挑战：找水难，用水更难
即便嫦娥七号在月球南极找到了水冰的确凿证据，距离真正用上这些水，也还有很长的路要走。
探测本身就是第一道坎，月球永久阴影区不仅没有光照，而且地形崎岖，现有的遥感手段分辨率有限，很难准确判断水冰到底分布在哪里、以什么形态存在。这正是嫦娥七号要派飞跃器直接降入撞击坑底部进行实地探测的原因。
开采环节同样不轻松。月球极区是极低温、超高真空环境，地球上的采矿设备在这里完全派不上用场。目前科学家想到的办法主要是加热，让月壤里的水冰直接升华为水蒸气，再冷凝收集。但月壤的导热性实在太差，热量很难传进去；加热产生的水蒸气在真空环境下又很容易散失掉，还没来得及收集就跑光了。就算水蒸气成功收集到了，后续的冷凝、储存、净化，再到电解制氢氧，每一步都需要一套专门的设备。在月球上搭建这样一整套系统，投入和技术门槛都高得惊人。
虽然前路挑战重重，但嫦娥七号的探测仍是人类迈出的关键第一步——它将告诉我们水冰究竟在哪里、有多少。这些答案，将为月球水冰的探测、开采和利用提供重要的基础数据。从探测到利用，这条路注定漫长，但每一次前行都在为人类走向更深远的太空积蓄力量。
作者：
金磊，北京航空航天大学宇航学院 副教授
师鹏，北京航空航天大学宇航学院副院长 教授
审核：刘颖 李培元 张超 杨柳
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